Kolenwaterslurry
I. Fysische eigenschappen en functies
Kolen-waterslurry is een slurry bestaande uit kolen, water en een kleine hoeveelheid chemische additieven. Afhankelijk van het doel wordt kolen-waterslurry onderverdeeld in hooggeconcentreerde kolen-waterslurrybrandstof en kolen-waterslurry voor de vergassing van Texaco-ovens. Kolen-waterslurry kan worden gepompt, verneveld, opgeslagen, ontstoken en in stabiele toestand worden verbrand. Ongeveer 2 ton kolen-waterslurry kan 1 ton stookolie vervangen.
Kolenwaterslurry voor verbranding presteert uitstekend op het gebied van hoge verbrandingsefficiëntie, energiebesparing en milieuvoordelen, een belangrijk onderdeel van schone kolentechnologie. Kolenwaterslurry kan over lange afstanden via pijpleidingen worden getransporteerd met lage investerings- en exploitatiekosten. Het kan direct na aankomst in de terminal worden verbrand zonder uitdroging, en het opslag- en transportproces is volledig gesloten.
Water veroorzaakt warmteverlies en kan geen warmte genereren tijdens het verbrandingsproces. Daarom moet de concentratie steenkool een relatief hoog niveau bereiken – over het algemeen 65 tot 70%. Chemische toevoegingen bedragen ongeveer 1%. Het warmteverlies door water vertegenwoordigt ongeveer 4% van de calorische waarde van de kolen-water-slurry. Water is een onvermijdelijke grondstof bij vergassing. Vanuit dit oogpunt kan de steenkoolconcentratie worden verlaagd tot 62 tot 65%, wat kan leiden tot een potentiële toename van de zuurstofverbranding.
Om verbrandings- en vergassingsreacties te vergemakkelijken, stelt kolen-waterslurry bepaalde eisen aan de fijnheid van de kolen. De bovengrens van de deeltjesgrootte van de kolen-waterslurry voor brandstof (de deeltjesgrootte met een doorlaatpercentage van niet minder dan 98%) is 300 μm en het gehalte van minder dan 74 μm (200 mesh) is niet minder dan 75%. De fijnheid van de kolen-waterslurry voor vergassing is iets grover dan die van de kolen-waterslurry voor brandstof. De bovengrens van de deeltjesgrootte mag 1410 μm (14 mesh) bereiken en het gehalte van minder dan 74 μm (200 mesh) is 32% tot 60%. Om de kolen-waterslurry gemakkelijk te verpompen en te vernevelen te maken, stelt de kolen-waterslurry ook eisen aan de vloeibaarheid.
Bij kamertemperatuur en een schuifsnelheid van 100 s mag de schijnbare viscositeit doorgaans niet hoger zijn dan 1000-1500 mPa·s. De kolen-waterslurry die wordt gebruikt voor transport over lange afstanden via pijpleidingen, vereist een schijnbare viscositeit van maximaal 800 mPa·s bij lage temperaturen (de laagste temperatuur van het jaar voor ondergrondse leidingen) en een schuifsnelheid van 10 s-1. Daarnaast is het ook vereist dat de kolen-waterslurry een lagere viscositeit heeft in stromende toestand, wat handig is voor gebruik; wanneer de slurry stopt met stromen en zich in een statische toestand bevindt, kan deze een hoge viscositeit vertonen voor eenvoudige opslag.
De stabiliteit van kolen-waterslurry tijdens opslag en transport is zeer belangrijk, omdat kolen-waterslurry een mengsel is van vaste en vloeibare fasen en het gemakkelijk is om vast en vloeibaar te scheiden. Daarom is het vereist dat er geen "harde neerslag" ontstaat tijdens opslag en transport. De zogenaamde "harde neerslag" verwijst naar de neerslag die niet in de oorspronkelijke toestand kan worden hersteld door de kolen-waterslurry te roeren. Het vermogen van kolen-waterslurry om de prestaties te behouden en geen harde neerslag te produceren, wordt de "stabiliteit" van kolen-waterslurry genoemd. Kolen-waterslurry met een slechte stabiliteit zal de productie ernstig beïnvloeden zodra er neerslag ontstaat tijdens opslag en transport.
II. Overzicht van de technologie voor de bereiding van kolen-waterslurry
Kolen-waterslurry vereist een hoge koolconcentratie, fijne deeltjesgrootte, goede vloeibaarheid en stabiliteit om harde neerslag te voorkomen. Het zal moeilijk zijn om aan al deze eigenschappen tegelijkertijd te voldoen, omdat sommige ervan elkaar wederzijds beperken. Zo zal een verhoging van de concentratie de viscositeit verhogen en de vloeibaarheid verslechteren. Een goede vloeibaarheid en een lage viscositeit verslechteren de stabiliteit. Daarom is het noodzakelijk om de concentratie in realtime te monitoren.Lengtemeterdraagbare dichtheidsmeterheeft een nauwkeurigheid tot 0,003 g/ml, wat een nauwkeurige dichtheidsmeting mogelijk maakt en de dichtheid van de slurry nauwkeurig kan regelen.
1. Selecteer de juiste ruwe steenkool voor het verpulpen
Naast het voldoen aan de eisen van downstreamgebruikers, moet de kwaliteit van de steenkool voor pulpverwerking ook rekening houden met de pulpeigenschappen – de moeilijkheidsgraad van het pulpproces. Sommige steenkoolsoorten zijn onder normale omstandigheden gemakkelijk te maken tot een hooggeconcentreerde steenkool-waterslurry. Voor andere steenkoolsoorten is het moeilijk of vereist het een complexer pulpproces en hogere kosten om een hooggeconcentreerde steenkool-waterslurry te maken. De pulpeigenschappen van grondstoffen voor pulpverwerking hebben een grote invloed op de investering, productiekosten en kwaliteit van de steenkool-waterslurry van de pulpfabriek. Daarom is het belangrijk om de wetmatigheden van de steenkool-pulpeigenschappen te beheersen en de ruwe steenkool voor pulpverwerking te selecteren op basis van de werkelijke behoeften en de principes van technische haalbaarheid en economische rationaliteit.
2. Beoordeling
Voor kolen-waterslurry is niet alleen een goede deeltjesgrootte nodig om de gewenste fijnheid te bereiken, maar ook een goede deeltjesgrootteverdeling, zodat kolendeeltjes van verschillende grootte elkaar kunnen opvullen, de openingen tussen de kolendeeltjes worden geminimaliseerd en een hogere stapelefficiëntie wordt bereikt. Minder openingen kunnen het waterverbruik verminderen en het is eenvoudig om een hooggeconcentreerde kolen-waterslurry te maken. Deze technologie wordt soms ook wel 'grading' genoemd.
3. Pulpproces en apparatuur
Gezien de gegeven eigenschappen van de deeltjesgrootte van de ruwe steenkool en de omstandigheden voor de maalbaarheid, is een redelijke selectie van maalapparatuur en pulpproces nodig om de deeltjesgrootteverdeling van het eindproduct van de steenkool-watersuspensie tot een hogere "stapelefficiëntie" te brengen.
4. Het selecteren van prestatie-aanpassende additieven
Om de kolen-waterslurry een hoge concentratie, lage viscositeit en goede reologie en stabiliteit te geven, moet een kleine hoeveelheid chemische middelen, ook wel "additieven" genoemd, worden gebruikt. De moleculen van het additief werken in op het grensvlak tussen kolendeeltjes en water, wat de viscositeit kan verlagen, de dispersie van kolendeeltjes in water kan verbeteren en de stabiliteit van de kolen-waterslurry kan verbeteren. De hoeveelheid additieven bedraagt gewoonlijk 0,5% tot 1% van de hoeveelheid kolen. Er zijn veel verschillende additieven en de formule ligt niet vast en moet door middel van experimenteel onderzoek worden bepaald.
Geplaatst op: 13-02-2025
